Gracias a los avances del primer tercio del siglo XX, la física logró expandirse. Fundamentales han sido los adelantos tecnológicos, en tecnología informática, electrónica, aplicaciones de la energía nuclear y aceleradores de partículas de altas energías. Aceleradores: Las emisiones artificiales de alta energía fueron producidas por primera vez en 1932 por el físico británico John Cockcroft y su colega irlandés Ernest Walton, que emplearon generadores de alta tensión para acelerar electrones hasta unos 700.000 eV. Los aceleradores modernos producen energías de millones de eV (megaelectronvoltios, o MeV), miles de millones de eV (gigaelectronvoltios, o GeV) o incluso billones de eV (teraelectronvoltios, o TeV).

La posibilidad de generar tensiones muy elevadas apareció en 1932, cuando el físico estadounidense Robert J. Van de Graaff inventó el aparato conocido como generador de Van de Graaff.

Ciclotrón: los físicos estadounidenses Ernest Orlando Lawrence y Milton Stanley Livingston inventaron el ciclotrón, dispositivo que emplea un campo magnético para mantener partículas cargadas moviéndose en trayectorias circulares, y en cada media vuelta proporciona a las partículas un pequeño "empujón" eléctrico hasta que acumulan las altas energías deseadas.

Partículas: Además del electrón, el protón, el neutrón y el fotón, se han descubierto muchas otras partículas fundamentales. En 1932, el físico estadounidense Carl David Anderson descubrió el antielectrón o positrón. Cuando un positrón choca con un electrón se aniquilan entre sí y dan lugar a una lluvia de fotones. En 1935, el físico japonés Yukawa Hideki postuló la existencia de una partícula de masa intermedia entre el electrón y el protón. Esa partícula, que se denominó muón, era el "pegamento" nuclear de Yukawa. Los experimentos posteriores del físico británico Cecil Frank Powell y otros llevaron al descubrimiento de una partícula algo más pesada, con una masa 270 veces mayor que la del electrón. Este mesón pi o pión (también hallado en la radiación cósmica secundaria) fue finalmente identificado como la pieza que faltaba en la teoría de Yukawa. Desde entonces se han encontrado hadrones (partículas afectadas por la interacción nuclear fuerte, que mantiene unidos los núcleos atómicos), que incluyen los hiperones y diversos mesones pesados cuya masa es de 1 a 3 veces la del protón, además de los llamados bosones vectoriales intermedios, como las partículas W y Z0, los portadores de la interacción nuclear débil.